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超声处理与碱性调节的组合强化污泥水解酸化

作　者: 陈颖
导　师: 梅翔
学　校: 南京林业大学
专　业: 环境工程
关键词: 剩余污泥超声处理碱性调节水解酸化有机质挥发性脂肪酸
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

城市污泥中含有非常丰富的有机质以及氮、磷等营养物质。在污泥水解发酵过程中产生的短链脂肪酸是营养物质去除的必要基质,可以作为污水处理厂脱氮除磷的补充碳源；同时释放的氮磷可进行回收,有效地实现污泥的资源化。本研究利用超声处理与碱性调节组合强化促进污泥水解酸化,增强有机质及营养物质的释放,促进污泥资源化。研究内容包括：(1)探讨超声处理与碱性调节组合方式与条件；(2)组合强化中pH的变化对污泥性质及后续水解酸化的影响；(3)组合强化中声能密度改变对污泥性质及后续水解酸化的影响；(4)组合强化中超声作用时间对污泥性质及后续水解酸化过程的影响；(5)组合强化条件下连续投料水解酸化罐的启动过程研究；(6)水解酸化罐工况运行条件下,超声处理与碱性调节的组合对剩余污泥水解酸化效果的影响。实验结果表明：(1)超声处理与碱性调节的组合能够促进污泥水解酸化过程,在超声处理后即调节pH为9.5组合条件较其它组合条件更有利于有机质的转化和VFAs的产生；(2)声能密度和超声作用时间分别为0.095W/mL和3min时,将剩余污泥的pH分别用NaOH调节为8.5、9.0、9.5、10.0,pH为8.5在第4d水解酸化效果最好,SCOD转化率达到45.10%,VFAs转化率为9.17%,VSS减少率为13.55%；(3)在pH为9.0时,声能密度和超声作用时间分别为0.095W/mL、0.209W/mL和0.323W/mL和3min时,增加声能密度,污泥水解酸化效果随之增加,声能密度0.323W/mL时SCOD转化率达到16.10%,VFAs转化率达到5.86%,VSS减少率达到20.13%；(4)声能密度为0.209W/mL、超声作用时间为1-5min时,控制污泥pH为8.5,水解酸化效果随超声作用时间的增加而提高,超声作用时间为5min时SCOD转化率为16.05%, ThODVFAs/SCOD达到28.83%,VSS减少率为12.87%；(5)在组合强化的污泥水解酸化罐启动过程中,启动运行到第11d时完成反应器的启动,经超声处理的水解酸化罐中SCOD达到5274.2mg/L,碱性调节的水解酸化罐的SCOD达到8256.1mg/L；(6)水解酸化罐连续投料运行阶段,在污泥投配率为10%,声能密度和超声作用时间为0.209W/mL和3min, pH控制为9.0,工况稳定运行时,组合强化水解酸化罐中SCOD约为11701.9mg/L,VSS减少率约为29.98%,组合强化利于HAc的积累；(7)高投配率或者较弱的碱性条件下组合强化的效果更为显著,而在低投配率下碱解作用占主导,组合强化没有优势；(8)污泥投配率从10%提高到20%,水解酸化罐的SCOD. VFAs、HAc、丙酸、氨氮稍有降低,正磷的变化不大,组合强化的效果开始显现,尤其对HAc的积累有更好的效果；(9)声能密度由0.209W/mL增加到0.323W/mL时,组合强化更有利于SCOD的转化,VFAs的产生；pH由9.0变为8.5时SCOD、VFAs、HAc.氨氮均开始降低,正磷升高；(10)pH调节频率变为2次/d时,组合强化罐的SCOD浓度迅速增加,VFAs和HAc的略有降低,正磷浓度大幅度降低；当停止调节水解酸化罐的pH时,水解酸化罐中SCOD的转化、N的释放大幅度降低,磷的浓度增加。研究表明,利用超声处理与碱性调节的组合处理污泥可以有效地提高污泥水解酸化效率,增强有机质和营养物质释放的量和速率,且在连续投料运行条件下,组合强化能够在高投配率下达到理想的水解酸化效果。

全文目录

致谢  3-4
摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-20
  1.1 剩余污泥  11-12
    1.1.1 剩余污泥的产生  11
    1.1.2 污泥的结构与有机组成  11-12
  1.2 污泥的水解酸化原理及影响因素  12-15
    1.2.1 污泥厌氧水解酸化原理  12-13
    1.2.2 污泥水解酸化的影响因素  13-15
  1.3 pH调节在污泥水解酸化中的作用  15-16
  1.4 超声波在污泥预处理中的作用  16-19
    1.4.1 超声波  16-17
    1.4.2 超声波对污泥厌氧消化的影响  17-19
  1.5 本课题的研究目的与内容  19-20
    1.5.1 本课题的研究目的  19
    1.5.2 本课题的研究内容  19-20
第2章实验概况  20-26
  2.1 实验材料和装置  20-22
    2.1.1 实验材料  20
    2.1.2 实验装置  20-22
  2.2 实验设计  22-24
    2.2.1 实验思路  22
    2.2.2 实验安排  22-23
    2.2.3 有关指标  23-24
  2.3 测试项目和分析方法  24-26
第3章组合强化污泥水解酸化初探  26-34
  3.1 实验材料与方法  26-27
    3.1.1 实验材料  26
    3.1.2 实验设计  26-27
  3.2 结果分析与讨论  27-32
    3.2.1 水解酸化过程SCOD的转化  27-30
    3.2.2 水解酸化过程VFAs的变化  30-32
  3.3 本章小结  32-34
第4章组合强化剩余污泥水解酸化中pH的影响  34-44
  4.1 实验材料与方法  34-35
    4.1.1 实验材料  34
    4.1.2 实验设计  34-35
  4.2 结果分析与讨论  35-42
    4.2.1 pH变化对剩余污泥性质的影响  35-38
    4.2.2 pH变化对剩余污泥水解酸化的影响  38-42
    4.2.3 水解酸化过程中TSS和VSS的变化  42
  4.3 本章小结  42-44
第5章组合强化剩余污泥水解酸化中声能密度的影响  44-54
  5.1 实验材料与方法  44-45
    5.1.1 实验材料  44
    5.1.2 实验设计  44-45
  5.2 结果分析与讨论  45-52
    5.2.1 声能密度对剩余污泥性质的影响  45-47
    5.2.2 声能密度对剩余污泥水解酸化的影响  47-52
  5.3 本章小结  52-54
第6章组合强化剩余污泥水解酸化中超声作用时间的影响  54-64
  6.1 实验材料与方法  54-55
    6.1.1 实验材料  54
    6.1.2 实验设计  54-55
  6.2 结果分析与讨论  55-62
    6.2.1 超声作用时间对污泥性质的影响  55-57
    6.2.2 超声作用时间对剩余污泥水解酸化的影响  57-62
  6.3 本章小结  62-64
第7章剩余污泥水解酸化罐的启动  64-72
  7.1 实验材料与方法  64-65
    7.1.1 实验材料  64
    7.1.2 实验设计  64-65
  7.2 结果分析与讨论  65-70
    7.2.1 水解酸化罐的启动过程中SCOD的变化  65
    7.2.2 水解酸化罐的启动过程中VSS减少率的变化  65-66
    7.2.3 水解酸化罐的启动过程中VFAs的变化  66-67
    7.2.4 水解酸化罐的启动过程中HAc的变化  67-68
    7.2.5 水解酸化罐的启动过程中N的变化  68-70
    7.2.6 水解酸化罐的启动过程中正磷的变化  70
  7.3 本章小结  70-72
第8章超声声能密度与pH调节对剩余污泥性质的影响  72-78
  8.1 实验材料与方法  72-73
    8.1.1 实验材料  72-73
    8.1.2 实验设计  73
  8.2 结果分析与讨论  73-76
    8.2.1 各因素变化对剩余污泥有机质的影响  73-74
    8.2.2 各因素变化对剩余污泥VFAs的影响  74-76
    8.2.3 各因素变化对剩余污泥N、P的影响  76
  8.3 本章小结  76-78
第9章剩余污泥水解酸化罐的连续投料运行  78-96
  9.1 实验材料与方法  78-80
    9.1.1 实验材料  78-79
    9.1.2 实验设计  79-80
  9.2 结果分析和讨论  80-94
    9.2.1 实验过程中温度变化  80-81
    9.2.2 各工艺条件下SCOD的变化  81-84
    9.2.3 各工艺条件下VFAs的变化  84-87
    9.2.4 各工艺条件下HAc的变化  87-90
    9.2.5 各工艺条件下氨氮和正磷的变化  90-94
  9.3 本章小结  94-96
第10章结论与建议  96-98
  10.1 结论  96-97
  10.2 建议  97-98
本研究的特色与创新  98-99
参考文献  99-102
详细摘要  102-104
ABSTRACT  104-105

超声处理与碱性调节的组合强化污泥水解酸化

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